CN113930483A - 表面等离子体共振传感器及其制备方法和应用 - Google Patents

表面等离子体共振传感器及其制备方法和应用 Download PDF

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CN113930483A CN202111070929.8A CN202111070929A CN113930483A CN 113930483 A CN113930483 A CN 113930483A CN 202111070929 A CN202111070929 A CN 202111070929A CN 113930483 A CN113930483 A CN 113930483A
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薛冬峰
王鑫
王晓明
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    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
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Abstract

本申请涉及半导体技术领域，提供了一种表面等离子体共振传感器及其制备方法和应用，该表面等离子体共振传感器包括表面等离子体共振芯片和贵金属‑ssDNA复合物，表面等离子体共振芯片包括第一贵金属基体和结合在第一贵金属基体上的硼烯层，贵金属‑ssDNA复合物结合在表面等离子体共振芯片上，且贵金属‑ssDNA复合物包括第二贵金属基体和结合在第二贵金属基体上的ssDNA；由于该表面等离子体共振传感器具有第一贵金属‑硼烯‑第二贵金属相互耦合的表面等离子体共振效应，因此，该等离子体共振传感器具有高灵敏度，可用于检测样品的miRNA，并且具有无标记检测、可重复利用高以及成本低等优点。

Description

表面等离子体共振传感器及其制备方法和应用
技术领域
本申请属于半导体技术领域，尤其涉及一种表面等离子体共振传感器及其制备方法和应用。
背景技术
由于miRNA的含量很低，在给定样本中只占总RNA质量的0.01％，使得miRNA检测面临挑战性。另外，由于扩增困难、成本高、操作复杂和灵敏度低，使得定量实时PCR(qRT–PCR)、northern杂交以及基于微阵列的杂交等miRNA检测技术在临床实践中的应用受到限制。而表面等离子体激元共振(surface plasmon resonance，SPR)技术具有无损检测、高重复性和低成本等优点，已被证明可以通过评估芯片表面的折射率变化来研究分子间的相互作用。但由于芯片表面上固定探针DNA和miRNA的数量有限，使用传统SPR技术检测极低浓度的生物分子仍然具有挑战性。因此，迫切需要寻找具有较大吸附能和功函数增量的先进材料，以提高SPR生物传感器的性能。
目前，许多新兴的二维纳米材料包括包括石墨烯、过渡金属二卤化物(TMDs)、拓扑绝缘体、黑磷和MXenes被用于DNA分子传感，然而，由于与生物分子的弱相互作用和较差的化学稳定性，使得这些纳米材料的应用受到限制。
因此，现有的二维纳米材料与与生物标记物存在弱相互作用和较差的化学稳定性而影响SPR生物传感器的性能。
发明内容
本申请的目的在于提供一种表面等离子体共振传感器及其制备方法和应用，旨在解决现有的二维纳米材料与生物标记物存在弱相互作用和较差的化学稳定性而影响SPR生物传感器性能的问题。
为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：
第一方面，本申请提供一种表面等离子体共振传感器，所述表面等离子体共振传感器包括：
表面等离子体共振芯片，所述表面等离子体共振芯片包括第一贵金属基体，在所述第一贵金属基体上结合有硼烯层；
贵金属-ssDNA复合物，所述贵金属-ssDNA复合物结合在所述表面等离子体共振芯片上，且所述贵金属-ssDNA复合物包括第二贵金属基体和结合在所述第二贵金属基体上的ssDNA。
第二方面，本申请提供一种表面等离子体共振传感器的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
制备硼烯纳米片分散液；
将所述硼烯纳米片分散液在第一贵金属基体表面进行成膜处理，获得表面等离子体共振芯片；
将ssDNA结合在第二贵金属基体上，形成贵金属-ssDNA复合物；
将所述贵金属-ssDNA复合物组装至所述表面等离子体共振芯片上，得到表面等离子体共振传感器。
第三方面，本申请提供一种核酸检测传感器，该核酸检测传感器包括上述的表面等离子体共振传感器。
第四方面，本申请提供一种硼烯纳米片的制备方法，包括如下步骤：
对硼粉与溶剂的混合物就进行研磨处理，获得硼颗粒前驱体溶液；
对所述硼颗粒前驱体溶液进行超声剥离处理，获得硼烯纳米片分散液；
对所述硼烯纳米片分散液进行离心分离处理，获得目标层数的硼烯纳米片。
本申请第一方面提供的表面等离子体共振传感器，其包括表面等离子体共振芯片和结合在表面等离子体共振芯片上的贵金属-ssDNA复合物，由于第一贵金属基体上结合有硼烯层，使得该表面等离子体共振传感器具有第一贵金属-硼烯-第二贵金属相互耦合的表面等离子体共振效应，同时通过第二贵金属表面接枝单链DNA，单链DNA包覆的第二贵金属与硼烯之间具有强相互作用，因此，该等离子体共振传感器具有高灵敏度，可用于检测样品的miRNA，并且具有无标记检测、可重复利用高以及成本低等优点。
本申请第二方面提供的表面等离子体共振传感器的制备方法，其通过将制备的硼烯纳米片分散液在第一贵金属基体表面进行成膜处理，可以形成具有表面等离子体共振效应的表面等离子体共振芯片，将贵金属-ssDNA复合物组装至表面等离子体共振芯片上，使形成的表面等离子体共振传感器具有第一贵金属-硼烯-第二贵金属相互耦合的表面等离子体共振效应，在提高表面等离子体共振传感器灵敏度的同时，第二贵金属表面通过修饰与待检测样品匹配的单链DNA，可以有效监测检测样品的miRNA。
本申请第三方面提供的核酸检测传感器，由于该核酸检测传感器包括的表面等离子体共振传感器含有贵金属-ssDNA复合物，其通过表面修饰与待检测样品匹配的单链DNA，从而可以有效监测该样品的miRNA。
本申请第四方面提供的硼烯纳米片的制备方法，先通过对硼粉进行研磨处理，获得尺寸均匀且细小的硼颗粒前驱体溶液，然后对硼颗粒前驱体溶液进行超声剥离处理，可以获得不同层数的硼烯纳米片分散液，再对硼烯纳米片分散液进行离心分离处理，可获得目标层数可控的硼烯纳米片，因此，该制备方法可以制备出单层或多层的硼烯纳米片。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的基于硼烯材料的表面等离子体共振传感器的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a-b(即a和b),a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。
应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
本申请实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本申请实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本申请实施例说明书公开的范围之内。具体地，本申请实施例说明书中所述的质量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，用来将目的如物质彼此区分开，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。例如，在不脱离本申请实施例范围的情况下，第一XX也可以被称为第二XX，类似地，第二XX也可以被称为第一XX。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
本申请实施例第一方面提供一种表面等离子体共振传感器，该表面等离子体共振传感器包括：
表面等离子体共振芯片，表面等离子体共振芯片包括第一贵金属基体，在第一贵金属基体上结合有硼烯层；
贵金属-ssDNA复合物，贵金属-ssDNA复合物结合在表面等离子体共振芯片上，且贵金属-ssDNA复合物包括第二贵金属基体和结合在第二贵金属基体上的ssDNA。
本申请实施例提供的表面等离子体共振传感器，其包括表面等离子体共振芯片和贵金属-ssDNA复合物，由于表面等离子体共振芯片包括的第一贵金属基体上结合有硼烯层，贵金属-ssDNA复合物通过第二贵金属表面接枝单链DNA，因此，单链DNA包覆的第二贵金属与硼烯之间具有强相互作用，使得该表面等离子体共振传感器具有第一贵金属-硼烯-第二贵金属相互耦合的表面等离子体共振效应，因此，该等离子体共振传感器具有高灵敏度，可用于检测样品的miRNA，并且具有无标记检测、可重复利用高以及成本低等优点。
在一些实施例中，硼烯层的厚度为1-100nm，具体的，硼烯层的厚度可以为1nm，还可以为2-5nm，还可以为100nm。硼烯层可以为连续分布的硼烯膜层，可以为岛状分布的硼烯膜层，还可以为连续分布的硼烯膜层和岛状分布的硼烯膜层。本实施例优选超薄且连续分布的硼烯膜层，以增强第一贵金属基体与硼烯层之间的表面等离子体共振效应，进而提高等离子体共振传感器灵敏度。
在一些实施例中，硼烯层为羟基化硼烯纳米片，该羟基化硼烯纳米片的层数为1-100层。具体的，该羟基化硼烯纳米片的层数可以为1层，可以为2-5层，还可以为100层。本实施例优选的硼烯纳米片经过与碱性溶液进行表面改性处理，使得到的羟基化硼烯纳米片表现出显著的半导体特性，进而增强与第一贵金属基体之间的表面等离子体共振效应，可以进一步提高等离子体共振传感器灵敏度。
在一些实施例中，第一贵金属基体包括贵金属膜，该贵金属膜可以为Au膜，可以为Ag膜，可以为Pt膜，还可以为Pd膜，还可以为Au和Ag膜。第一贵金属膜的厚度为2nm-20μm，具体的，贵金属膜的厚度可以为2nm，可以为20μm，还可以为100nm。第二贵金属基体包括Au和/或Ag纳米棒、纳米立方、纳米片中的至少一种，也不限于此。具体的，第二贵金属基体可以包括Au纳米棒，可以包括Au纳米立方，还可以包括Au纳米片，还可以包括Au纳米棒和Au纳米立方。
在一些实施例中，贵金属-ssDNA复合物的量在表面等离子体共振芯片上的负载量为0.01mol/cm2-10mol/cm2，具体的，贵金属-ssDNA复合物的量在表面等离子体共振芯片上的负载量为5mol/cm2。
具体的，当待测样品的单链RNA溶液流经羟基化硼烯表面等离子体共振传感器的表面时，单链RNA与互补的AuNR-ssDNA配对形成双链；miRNA与AuNR-ssDNA之间的相互作用导致AuNR-ssDNA从羟基化硼烯纳米片中释放，使得羟基化硼烯表面等离子体共振传感器表面的AuNR-ssDNA分子的减少，从而使得硼烯表面等离子体共振传感器的检测信号(共振角度)显著减小，因此，可以根据检测出的动态信号的变化来得到生物受体与待测样品相互作用的吸附、解离常数等重要信息。本实施例由于单链DNA与羟基化硼烯纳米片之间的强相互作用，使AuNR-ssDNA复合物被吸附到羟基化硼烯纳米片上，因此，单链DNA包覆的Au纳米棒和羟基化硼烯之间的强相互作用，可以增强硼烯传感器的表面等离子体效应，进而可以进一步提高羟基化硼烯表面等离子体共振传感器的灵敏度，而第二贵金属基体表面通过修饰与待检测样品匹配的单链DNA，可以有效监测样品的miRNA。
本申请实施例第二方面提供一种表面等离子体共振传感器的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
S10：制备硼烯纳米片分散液；
S20：将硼烯纳米片分散液在第一贵金属基体表面进行成膜处理，获得表面等离子体共振芯片；
S30：将ssDNA结合在第二贵金属基体上，形成贵金属-ssDNA复合物；
S40：将贵金属-ssDNA复合物组装至所述表面等离子体共振芯片上，得到表面等离子体共振传感器。
本申请实施例提供的表面等离子体共振传感器的制备方法，其通过将制备的硼烯纳米片分散液在第一贵金属基体表面进行成膜处理，可以形成具有表面等离子体共振效应的表面等离子体共振芯片，将贵金属-ssDNA复合物组装至表面等离子体共振芯片上，使形成的表面等离子体共振传感器具有第一贵金属-硼烯-第二贵金属相互耦合的表面等离子体共振效应，在提高表面等离子体共振传感器灵敏度的同时，第二贵金属表面通过修饰与待检测样品匹配的单链DNA，可以有效监测检测样品的miRNA。
在步骤S10中，制备硼烯纳米片分散液可以按照如下方法制备获得：
先通过对硼粉与有机溶剂的混合物进行研磨处理，获得尺寸均匀且细小的硼颗粒前驱体溶液，以便于下一步的超声剥离处理；其中，有机溶剂包括仲丁醇、乙二醇、丙三醇以及正丁醇中的至少一种，但不限于此。具体的，有机溶剂可以为仲丁醇。对硼颗粒前驱体溶液进行超声剥离处理，以获得不同层数的硼烯纳米片分散液。对硼烯纳米片分散液进行离心分离处理，获得目标层数可控的硼烯纳米片；本实施例可以通过调节离心转速区间制备单层的硼烯纳米片，以增强第一贵金属基体与硼烯层之间的表面等离子体共振效应，进而提高等离子体共振传感器灵敏度。
实施例中，硼烯纳米片还通过与碱性溶液进行表面改性处理，获得羟基化硼烯纳米片。其中，碱性溶液包括氢氧化钠、氢氧化钾以及氢氧化锂中的至少一种，但不限于此。在一实施例中，碱性溶液可以为氢氧化钠，还可以为氢氧化钠和氢氧化钾。本实施例通过将硼烯纳米片与碱性溶液进行表面改性处理，使得到的羟基化硼烯纳米片表现出显著的半导体特性，进而可与第一贵金属基体产生更强的表面等离子体共振效应；同时羟基化硼烯纳米片具有稳定的化学性质和与生物标志物间强的相互作用，解决了现有的二维纳米材料因存在与生物标记物存在弱相互作用和较差的化学稳定性导致影响SPR生物传感器性能的问题。
在步骤S20中，硼烯纳米片分散液在第一贵金属基体表面进行成膜处理可以采用现有成膜方法或基于现有成膜方法改进的成膜方法，或其他性的成膜方法。只要是能够将硼烯纳米片分散液在第一贵金属基体表面成膜均在本申请实施例公开的范围，如实施例中，采用旋涂方法根据设定转速将羟基化硼烯纳米片分散液旋涂在第一贵金属基体表面，可以获得羟基化硼烯纳米片层厚度不同的表面等离子体共振芯片。实施例中，第一贵金属可以包括金、银、钯以及铂中的任意一种，但并不限于此。具体第一贵金属可以为金。其中，硼烯纳米片或羟基化硼烯纳米片的目标厚度为1-100nm，具体硼烯纳米片的目标厚度可以为1nm，2nm，4nm，6nm，8nm等典型但非限制性的厚度。其中，设定旋涂的转速为1-20000r/min，具体设定转速可以为5000r/min，6000r/min，8000r/min，9000r/min，12000r/min。本实施例通过调控旋涂转速和硼烯纳米片或羟基化硼烯纳米片分散液的滴量可以获得超薄的羟基化硼烯纳米片层的表面等离子体共振芯片，进而为获得高灵敏度的羟基化硼烯表面等离子体共振传感器打好基础。
在步骤S30中，将单链DNA结合在第二贵金属基体表面，获得贵金属-ssDNA复合物。其中，第二贵金属基体包括Au/或Ag纳米棒、纳米立方、纳米片中的至少一种，但不限于此。在一实施例中，第二贵金属基体可以为Au纳米棒。其中，Au纳米棒的制备方法可以按照包括以下步骤：将金源HAuCl4与表面活性剂CTAB充分混合，并在搅拌条件下加入NaBH4，合成金晶核；将金晶核加入到含有CTAB、HAuCl4、AgNO3、H2SO4、L-AA混合溶液中，并在搅拌条件下各向异性生长为金纳米棒(AuNR)。将硫基化ssDNA溶液添加到AuNRs溶液中，反应后获得AuNR-ssDNA混合液；将AuNR-ssDNA混合液与NaCl混合后进行离心处理，除去过量的硫基化ssDNA后获得AuNR-ssDNA颗粒；将AuNR-ssDNA颗粒分散处理和超声处理，后进行搅拌处理获得贵金属-ssDNA复合物。
在步骤S40中，将贵金属-ssDNA复合物组装至表面等离子体共振芯片上，得到表面等离子体共振传感器，具体方法包括，根据贵金属-ssDNA复合物的量在表面等离子体共振芯片上的负载量为0.01mol/cm2-10mol/cm2，将适量贵金属-ssDNA复合物旋涂到等离子体共振芯片上，室温放置5min-60min，后用PBS缓冲液洗涤，得到表面等离子体共振传感器；具体负载量可以为5mol/cm2。可以实现将第一贵金属、羟基化硼烯纳米片以及第二贵金属形成相互耦合的表面等离子体共振效应，并通过表面接枝单链DNA，单链DNA包覆的第二贵金属与羟基化硼烯纳米片之间的强相互作用，使表面等离子体共振传感器具有很高的灵敏度。
第三方面，本申请实施例还提供了一种核酸检测传感器，该核酸检测传感器包括上述的表面等离子体共振传感器。
本申请实施例提供的核酸检测传感器，由于该核酸检测传感器包括的表面等离子体共振传感器的羟基化硼烯纳米片表面上涂覆了贵金属-ssDNA复合物，因此，可以通过表面修饰与待检测样品匹配的单链DNA，从而有效监测样品的miRNA。
下面结合具体实施例进行说明。
实施例1
本实施例提供一种厚度为2nm的羟基化硼烯纳米片的表面等离子体共振传感器的制备方法，包括以下步骤：
S01：制备羟基化硼烯纳米片分散液。
取500mg硼粉放入研钵中粉碎，加入仲丁醇并沿同一方向均匀研磨1个小时，使其充分剥离，得到粒径均匀且尺寸较小的的硼颗粒前驱体溶液；将硼颗粒前驱体溶液移入探头超声细胞破碎仪中，在冰水浴中超声处理6小时，得到硼烯分散液。
配制2mol/L的氢氧化钠溶液，将硼烯分散液加入到50mL氢氧化钠溶液中，冷水超声2小时，得到羟基化硼烯溶液。
利用离心机根据设定的转速5000r/min离心处理10min，去除块状的硼烯，获得小尺寸的羟基化硼烯溶液，再利用离心机根据设定的转速10000r/min对羟基化硼烯溶液进行离心处理20min，得到羟基化硼烯纳米片滤饼，将羟基化硼烯纳米片滤饼用去离子水多次洗涤，获得羟基化硼烯纳米片。
向羟基化硼烯纳米片加入乙醇溶液，配成2mol/L的羟基化硼烯纳米片分散液。
S02：将羟基化硼烯纳米片分散液在金膜表面进行成膜处理，获得表面等离子体共振芯片；
利用旋涂法以转速9000-12000r/min将羟基化硼烯纳米片分散液旋涂到金膜表面，然后移入手套箱中80℃烘干，得到表面等离子体共振芯片。
S30：制备AuNRs-ssDNA复合物，并将AuNRs-ssDNA复合物涂覆到表面等离子体共振芯片表面，得到羟基化硼烯表面等离子体共振传感器。
将300mg HAuCl4作为金源，与0.5mol/L的CTAB表面活性剂充分混合，在不断搅拌条件下加入0.02mol/L的NaBH4合成金晶核；将金晶核加入含有CTAB、HAuCl4、AgNO3、H2SO4、L-AA混合溶液中，在不断搅拌条件下各向异性生长为金纳米棒；将金纳米棒与PSS充分混合，常温下搅拌10小时，取出并离心处理除去多余的PSS，获得PSS修饰的金纳米棒(AuNRs)。
取25μL的100nM硫基化单链DNA溶液添加到200μL的AuNRs溶液以进行表面接枝，16小时后，将得到的混合溶液与0.25mL10％NaCl混合，得到AuNRs-ssDNA混合液；AuNRs-ssDNA混合液以转速5000r/min离心处理两次，持续20秒以除去过量的硫基化单链DNA，得到AuNRs-ssDNA颗粒，将AuNRs-ssDNA颗粒重新分散在PBS缓冲液(1M NaCl，100mM PBS，pH＝7)中，得到AuNRs-ssDNA胶体溶液，并将AuNRs-ssDNA胶体溶液超声处理5分钟，然后在室温下搅拌1小时，获得AuNRs-ssDNA复合物。
取20mg的AuNRs-ssDNA复合物涂覆在表面等离子体共振芯片的表面，用PBS缓冲液洗涤，得到羟基化硼烯纳米片厚度为2nm的表面等离子体共振传感器。
实施例2
本实施例提供一种厚度为4nm的羟基化硼烯纳米片的表面等离子体共振传感器的制备方法，包括以下步骤：
S01：制备羟基化硼烯纳米片分散液。
取500mg硼粉放入研钵中粉碎，加入仲丁醇并沿同一方向均匀研磨1个小时，使其充分剥离，得到粒径均匀且尺寸较小的的硼颗粒前驱体溶液；将硼颗粒前驱体溶液移入探头超声细胞破碎仪中，在冰水浴中超声处理6小时，得到硼烯分散液。
配制2mol/L的氢氧化钠溶液，将硼烯分散液加入到50mL氢氧化钠溶液中，冷水超声2小时，得到羟基化硼烯溶液。
利用离心机根据设定的转速5000r/min离心处理10min，去除块状的硼烯，获得小尺寸的羟基化硼烯溶液，再利用离心机根据设定的转速10000r/min对羟基化硼烯溶液进行离心处理20min，得到羟基化硼烯纳米片滤饼，将羟基化硼烯纳米片滤饼用去离子水多次洗涤，获得羟基化硼烯纳米片。
向羟基化硼烯纳米片加入乙醇溶液，配成2mol/L的羟基化硼烯纳米片分散液。
S02：将羟基化硼烯纳米片分散液在金膜表面进行成膜处理，获得表面等离子体共振芯片；
利用旋涂法以转速8000-9000r/min将羟基化硼烯纳米片分散液旋涂到金膜表面，然后移入手套箱中80℃烘干，得到表面等离子体共振芯片。
S30：制备AuNRs-ssDNA复合物，并将AuNRs-ssDNA复合物涂覆到表面等离子体共振芯片表面，得到羟基化硼烯表面等离子体共振传感器。
将300mg HAuCl4作为金源，与0.5mol/L的CTAB表面活性剂充分混合，在不断搅拌条件下加入0.02mol/L的NaBH4合成金晶核；将金晶核加入含有CTAB、HAuCl4、AgNO3、H2SO4、L-AA混合溶液中，在不断搅拌条件下各向异性生长为金纳米棒；将金纳米棒与PSS充分混合，常温下搅拌10小时，取出并离心处理除去多余的PSS，获得PSS修饰的金纳米棒(AuNRs)。
取25μL的100nM硫基化单链DNA溶液添加到200μL的AuNRs溶液以进行表面接枝，16小时后，将得到的混合溶液与0.25mL10％NaCl混合，得到AuNRs-ssDNA混合液；AuNRs-ssDNA混合液以转速5000r/min离心处理两次，持续20秒以除去过量的硫基化单链DNA，得到AuNRs-ssDNA颗粒，将AuNRs-ssDNA颗粒重新分散在PBS缓冲液(1M NaCl，100mM PBS，pH＝7)中，得到AuNRs-ssDNA胶体溶液，并将AuNRs-ssDNA胶体溶液超声处理5分钟，然后在室温下搅拌1小时，获得AuNRs-ssDNA复合物。
取20mg的AuNRs-ssDNA复合物涂覆在表面等离子体共振芯片的表面，用PBS缓冲液洗涤，得到羟基化硼烯纳米片厚度为4nm的表面等离子体共振传感器。
实施例3
本实施例提供一种厚度为6nm的羟基化硼烯纳米片的表面等离子体共振传感器的制备方法，包括以下步骤：
S01：制备羟基化硼烯纳米片分散液。
取500mg硼粉放入研钵中粉碎，加入仲丁醇并沿同一方向均匀研磨1个小时，使其充分剥离，得到粒径均匀且尺寸较小的的硼颗粒前驱体溶液；将硼颗粒前驱体溶液移入探头超声细胞破碎仪中，在冰水浴中超声处理6小时，得到硼烯分散液。
配制2mol/L的氢氧化钠溶液，将硼烯分散液加入到50mL氢氧化钠溶液中，冷水超声2小时，得到羟基化硼烯溶液。
利用离心机根据设定的转速5000r/min离心处理10min，去除块状的硼烯，获得小尺寸的羟基化硼烯溶液，再利用离心机根据设定的转速10000r/min对羟基化硼烯溶液进行离心处理20min，得到羟基化硼烯纳米片滤饼，将羟基化硼烯纳米片滤饼用去离子水多次洗涤，获得羟基化硼烯纳米片。
向羟基化硼烯纳米片加入乙醇溶液，配成2mol/L的羟基化硼烯纳米片分散液。
S02：将羟基化硼烯纳米片分散液在金膜表面进行成膜处理，获得表面等离子体共振芯片；
利用旋涂法以转速6000-8000r/min将羟基化硼烯纳米片分散液旋涂到金膜表面，然后移入手套箱中80℃烘干，得到表面等离子体共振芯片。
S30：制备AuNRs-ssDNA复合物，并将AuNRs-ssDNA复合物涂覆到表面等离子体共振芯片表面，得到羟基化硼烯表面等离子体共振传感器。
将300mg HAuCl4作为金源，与0.5mol/L的CTAB表面活性剂充分混合，在不断搅拌条件下加入0.02mol/L的NaBH4合成金晶核；将金晶核加入含有CTAB、HAuCl4、AgNO3、H2SO4、L-AA混合溶液中，在不断搅拌条件下各向异性生长为金纳米棒；将金纳米棒与PSS充分混合，常温下搅拌10小时，取出并离心处理除去多余的PSS，获得PSS修饰的金纳米棒(AuNRs)。
取25μL的100nM硫基化单链DNA溶液添加到200μL的AuNRs溶液以进行表面接枝，16小时后，将得到的混合溶液与0.25mL10％NaCl混合，得到AuNRs-ssDNA混合液；AuNRs-ssDNA混合液以转速5000r/min离心处理两次，持续20秒以除去过量的硫基化单链DNA，得到AuNRs-ssDNA颗粒，将AuNRs-ssDNA颗粒重新分散在PBS缓冲液(1M NaCl，100mM PBS，pH＝7)中，得到AuNRs-ssDNA胶体溶液，并将AuNRs-ssDNA胶体溶液超声处理5分钟，然后在室温下搅拌1小时，获得AuNRs-ssDNA复合物。
取20mg的AuNRs-ssDNA复合物涂覆在表面等离子体共振芯片的表面，用PBS缓冲液洗涤，得到羟基化硼烯纳米片厚度为6nm的表面等离子体共振传感器。
实施例4
本实施例提供一种厚度为8nm的羟基化硼烯纳米片的表面等离子体共振传感器的制备方法，包括以下步骤：
S01：制备羟基化硼烯纳米片分散液。
取500mg硼粉放入研钵中粉碎，加入仲丁醇并沿同一方向均匀研磨1个小时，使其充分剥离，得到粒径均匀且尺寸较小的的硼颗粒前驱体溶液；将硼颗粒前驱体溶液移入探头超声细胞破碎仪中，在冰水浴中超声处理6小时，得到硼烯分散液。
配制2mol/L的氢氧化钠溶液，将硼烯分散液加入到50mL氢氧化钠溶液中，冷水超声2小时，得到羟基化硼烯溶液。
利用离心机根据设定的转速5000r/min离心处理10min，去除块状的硼烯，获得小尺寸的羟基化硼烯溶液，再利用离心机根据设定的转速10000r/min对羟基化硼烯溶液进行离心处理20min，得到羟基化硼烯纳米片滤饼，将羟基化硼烯纳米片滤饼用去离子水多次洗涤，获得羟基化硼烯纳米片。
向羟基化硼烯纳米片加入乙醇溶液，配成2mol/L的羟基化硼烯纳米片分散液。
S02：将羟基化硼烯纳米片分散液在金膜表面进行成膜处理，获得表面等离子体共振芯片。
利用旋涂法以转速5000-6000r/min将羟基化硼烯纳米片分散液旋涂到金膜表面，然后移入手套箱中80℃烘干，得到表面等离子体共振芯片。
S30：制备AuNRs-ssDNA复合物，并将AuNRs-ssDNA复合物涂覆到表面等离子体共振芯片表面，得到羟基化硼烯表面等离子体共振传感器。
将300mg HAuCl4作为金源，与0.5mol/L的CTAB表面活性剂充分混合，在不断搅拌条件下加入0.02mol/L的NaBH4合成金晶核；将金晶核加入含有CTAB、HAuCl4、AgNO3、H2SO4、L-AA混合溶液中，在不断搅拌条件下各向异性生长为金纳米棒；将金纳米棒与PSS充分混合，常温下搅拌10小时，取出并离心处理除去多余的PSS，获得PSS修饰的金纳米棒(AuNRs)。
取25μL的100nM硫基化单链DNA溶液添加到200μL的AuNRs溶液以进行表面接枝，16小时后，将得到的混合溶液与0.25mL10％NaCl混合，得到AuNRs-ssDNA混合液；AuNRs-ssDNA混合液以转速5000r/min离心处理两次，持续20秒以除去过量的硫基化单链DNA，得到AuNRs-ssDNA颗粒，将AuNRs-ssDNA颗粒重新分散在PBS缓冲液(1M NaCl，100mM PBS，pH＝7)中，得到AuNRs-ssDNA胶体溶液，并将AuNRs-ssDNA胶体溶液超声处理5分钟，然后在室温下搅拌1小时，获得AuNRs-ssDNA复合物。
取20mg的AuNRs-ssDNA复合物涂覆在表面等离子体共振芯片的表面，用PBS缓冲液洗涤，得到羟基化硼烯纳米片厚度为8nm的表面等离子体共振传感器。
基于不同厚度的羟基化硼烯纳米片的表面等离子体共振传感器实验对比分析：
表1
Figure BDA0003260228400000151
由上述表1的不同厚度的羟基化硼烯纳米片的表面等离子体共振传感器实验对比分析得出以下结论：
采用本申请实施例1至实施例4提供的通过在金膜上旋涂不同厚度的羟基化硼烯纳米片分散液，得到表面等离子体共振芯片，再将AuNRs-ssDNA复合物涂覆在表面等离子体共振芯片的表面，以得到不同厚度的硼烯表面等离子体共振传感器，从而设置出不同厚度的羟基化硼烯纳米片对硼烯表面等离子体共振传感器的性能影响，从实验结果可以看出：当注入相同浓度的mi-RNA时，硼烯表面等离子体共振传感器的折射角度随羟基化硼烯纳米片的厚度减小而增大，说明硼烯表面等离子体共振传感器中的羟基化硼烯纳米片的厚度越薄，其折射角度越大，其灵敏度越高。当注入不同浓度的mi-RNA时，硼烯表面等离子体共振传感器的折射角度随mi-RNA减少而减小，mi-RNA的浓度越少时，mi-RNA跟ssDNA配对的分子就越少，那么解析出来的就越少，即折射角度越小，因此，可以根据可以检测出的动态信号的变化来得到生物受体与待测样品相互作用的吸附、解离常数等重要信息。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种表面等离子体共振传感器，其特征在于，所述表面等离子体共振传感器包括：
表面等离子体共振芯片，所述表面等离子体共振芯片包括第一贵金属基体，在所述第一贵金属基体上结合有硼烯层；
贵金属-ssDNA复合物，所述贵金属-ssDNA复合物结合在所述表面等离子体共振芯片上，且所述贵金属-ssDNA复合物包括第二贵金属基体和结合在所述第二贵金属基体上的ssDNA。
2.如权利要求1所述表面等离子体共振传感器，其特征在于，所述硼烯层厚度为1-100nm；
其中，所述硼烯层包括连续分布的硼烯膜层和/或岛状分布的硼烯膜层。
3.如权利要求1或2所述表面等离子体共振传感器，其特征在于，所述硼烯层为羟基化硼烯纳米片；和/或
所述羟基化硼烯纳米片的层数为1-100层。
4.如权利要求1或2所述表面等离子体共振传感器，其特征在于，所述第一贵金属基体为Au和/或Ag的膜层；和/或
所述第二贵金属基体包括Au和/或Ag纳米棒、纳米立方、纳米片中的至少一种；和/或
所述第一贵金属基体的厚度为2nm-20μm；和/或
所述贵金属-ssDNA复合物的量在所述表面等离子体共振芯片上的负载量为0.01mol/cm2-10mol/cm2。
5.一种表面等离子体共振传感器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
制备硼烯纳米片分散液；
将所述硼烯纳米片分散液在第一贵金属基体表面进行成膜处理，获得表面等离子体共振芯片；
将ssDNA结合在第二贵金属基体上，形成贵金属-ssDNA复合物；
将所述贵金属-ssDNA复合物组装至所述表面等离子体共振芯片上，得到表面等离子体共振传感器。
6.如权利要求5所述表面等离子体共振传感器的制备方法，其特征在于，将所述硼烯纳米片分散液在第一贵金属基体表面进行成膜处理的方法包括如下步骤：
将所述硼烯纳米片分散液采用旋涂方法在第一贵金属基体表面成膜处理，获得表面等离子体共振芯片。
7.如权利要求5或6所述表面等离子体共振传感器的制备方法，其特征在于，制备所述贵金属-ssDNA复合物的方法包括：
将单链DNA与第二贵金属基体进行表面接枝处理，获得贵金属-ssDNA复合物。
8.一种核酸检测传感器，其特征在于，所述核酸检测传感器包括权利要求1-4任一项所述的表面等离子体共振传感器。
9.一种硼烯纳米片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
对硼粉与溶剂的混合物进行研磨处理，获得硼颗粒前驱体溶液；
对所述硼颗粒前驱体溶液进行超声剥离处理，获得硼烯纳米片分散液；
对所述硼烯纳米片分散液进行离心分离处理，获得目标层数的硼烯纳米片。
10.如权利要求9所述的硼烯纳米片的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：
将所述硼烯纳米片与碱性溶液进行表面改性处理，获得羟基化硼烯纳米片。
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